JP2605042B2 - 磁気欠陥検査装置 - Google Patents

磁気欠陥検査装置

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JP2605042B2
JP2605042B2 JP62138270A JP13827087A JP2605042B2 JP 2605042 B2 JP2605042 B2 JP 2605042B2 JP 62138270 A JP62138270 A JP 62138270A JP 13827087 A JP13827087 A JP 13827087A JP 2605042 B2 JP2605042 B2 JP 2605042B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は,磁気ディスクの欠陥検査装置に係り,特
に,薄膜磁気ディスクの微細な磁気的欠陥を検査,測定
するのに好適な磁気欠陥検査装置に関する。
〔従来の技術〕
近年,磁気記憶装置は小形,大容量化がますます要求
される傾向にあり,これに用いる磁気ディスクでは,小
形化,記録の高密度化が図られている。例えば,現在の
最大容量である5GB(ギガ・バイト)レベルの磁気ディ
スクでは,面記録密度は約14Mbit/inch2〔メガ・ビット
/(インチ)〕であり,1ビット当りの記録面積は約60
μm2(2.5μm×23μm)となっている。さらに,10GBレ
ベルの磁気ディスクになると,面記録密度は約29Mbit/i
nch2となり,1ビット当りの記録面積も約25μm2(1.6μ
m×16μm)とますます小さくなっている。このような
高密度記録を可能とする磁気ディスクでは,高密度化に
伴って信号の書込み,読出し時のエラーが増大する傾向
にあり,エラーとなる1ビット当りの記録面積に占める
欠陥面積も小さくなり,許容できる最大欠陥面積は5GB
レベルの磁気ディスクでは円に近似して直径3〜4μm,
10GBレベル磁気ディスクでは直径2〜3μmと予想され
ている。
磁気ディスクにエラーを発生させる欠陥としては,主
として,磁性膜の欠落,局所的な磁性膜の特性低下,さ
らに,スクラッチ,突起,汚染などの表面の幾何的異常
等があげられる。これらの欠陥は,目視で観察できる場
合もあるが,上記したエラーの原因となる,直径2〜4
μmの最大欠陥面積では通常目視での観察は困難とな
る。
従来,磁気ディスクのエラー発生位置(欠陥発生位
置)の同定は,例えば“HEWLETT−PACKARD JOURNAL",N
ovember,1985に詳述されているように,磁気ディスクの
エラーテスタが使用される。即ち,磁気ヘッドによって
書込まれた信号を同一又は異なる磁気ヘッドによって読
出した信号の強度を測定し,この強度が所定の範囲から
外れるビットをエラーとして検出するものである。通常
この種のテスタは,記録トラック位置,規準点から何ビ
ット目かというビット位置が判別できる装置となってい
るので,エラー発生位置の番地付けは可能である。
ところで,磁気ディスクの欠陥低減は,高記録密度磁
気ディスクの製造上の重要な問題であり,この解決のた
めには,まず,磁気ディスク上の欠陥発生位置を正確
に,精度良く知ること,次にこれを,顕微鏡観察,走査
電子顕微鏡観察等の分析手段を駆使し,解析して,製造
工程の改善に結びつけることが必要である。しかし,こ
れらの点についての配慮は,上記従来技術ではなされて
いなかった。
なお,この種の技術の一般文献として,磁気記録最新
技術と装置・機器編集委員会編:磁気記録最新技術と装
置・機器,1984年総合出版発行がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術には以下の問題点がある。即ち, 1)エラーの番地付けができても,エラー位置の状況観
察のためにテスタから磁気ディスクを取り外すと,エラ
ーを生ずる欠陥面積が小さければ小さいほど,実質的
に,見つけるのが困難になること, 2)上記理由で,形状異常等の欠陥部分がエラービット
発生位置に確認されても,この部分の記録膜の磁気特性
が測定できなければ,上記形状異常等がエラーの原因と
判定できないこと, 3)顕微鏡観察等では外見上は異常がなくても,磁気記
録膜に特性劣化がある場合は,実質的にエラー位置の確
認観察が不可能であること, 等の問題点がある。
本発明の目的は,従来技術での上記問題点を解決し,
磁気ディスクのエラー発生位置を正確に同定し,エラー
発生領域の磁気特性を,記録されているビット面積のレ
ベルで正確に,非接触,非破壊で測定できる長手方向記
録磁気ディスク用磁気欠陥検査装置を提供することにあ
る。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は,水平方向に磁界を掃引できる磁界発生手
段を持った縦カー効果測定装置と,磁気ディスクエラー
テスタとを結合することによって達成される。
即ち,偏光子により偏光したレーザ光を磁性体表面に
照射すると,良く知られているように,光・磁気相互作
用により偏光面が回転する(カー効果)が,これは検光
子を通すことによって光の強弱として観測することがで
きる。この時,水平方向の磁界を掃引してやることによ
って上記光の強度は,掃引磁界に対してヒステリシス特
性をもって変化し,結果的に,VSM(Vibrating Sample M
agnetometer)等通常の磁気特性評価手段によって得ら
れるB−H(磁束密度対磁化力)ヒステリシスループに
相当する,光−磁界ヒステリシスループを得ることがで
きる。これにより,磁性記録膜の基礎特性である,保磁
力(Hc),角形比(S)を正確に測定できる。これ
は,偏光レーザ光によって照射された領域のみの情報を
与えるので,偏光レーザ光を上記ビット面積レベルに絞
って集光する光学手段を配置することにより,微小領域
の磁気特性を,非接触,非破壊で測定可能となる。
〔作用〕
照射領域の微小化を実現するために,通常の斜入射光
学系に替えて,三角プリズムを用いる垂直入射光学系を
採用して垂直入射縦カー効果測定装置とする。この方式
によれば,レーザ光源の波長と,対物レンズの開口数NA
(Numerical Aperture)を選択することにより,磁性体
面でのレーザ光照射径を変えることができる。例えば,
波長633nmのHe−Neレーザ光と,NAが0.63の対物レンズと
を組合せることにより,レーザ照射径は約1μmとな
る。
一方、磁気ディスクは移動可能な回転軸に固定されて
おり、この移動距離を制御し、光エンコーダなどで回転
軸の角度を精密に制御することにより、ディスク上の任
意の位置(例えばr、θ)を上記レーザ照射部分に位置
決めする機能を有している。
磁気ヘッドのギャップ位置とレーザ照射部分の位置の
ずれ量をあらかじめ予測しておき、エラーテストで同定
された番地を、ヘッドの位置から上記ずれ量だけずらし
てレーザ光が照射する領域に位置決めすることにより,
エラー領域の磁気特性を非接触,非破壊で検査,評価で
きることになる。
〔実施例〕
以下,本発明の一実施例を図面により説明する。
第1図は本実施例の光学系統図と装置要部の側面図で
ある。第1図において,1は半導体レーザあるいはHe−Ne
レーザ等のレーザ光源である。レーザ光源1から発射し
たレーザビーム2は,ビームエキスパンダ3により平行
光線束となり,偏光子4により直線偏光ビームとなり,
三角プリズム5で反射して垂直入射光となり,対物レン
ズ6により集光されて磁気ディスク7に照射される。
照射された偏光ビームは,磁気ディスク7の磁性膜に
よりカー回転角に応じた微小な偏光ビームとなり,逆行
して対物レンズ6を通り,三角プリズム5で反射し,検
光子8を通り,検出器9に導かれる。
レーザ光の波長と,対物レンズ6のNAを選択すること
により,磁性膜表面でのビーム径を微小に絞ることがで
きる。波長が633nmのHe−Neレーザと,NAが0.63の対物レ
ンズとの組合せで,レーザビーム絞り径は約1μmとな
る。
磁気ディスク7は,定盤15上をパルスモータ12で直線
移動可能のエアスピンドル11上に,エアスピンドル11と
一体的に回転するように固定されている。このエアスピ
ンドル11には光エンコーダ16が取り付けてある。このエ
ンコーダは、回転角度を正確に測定できるロータリー式
のものであれば、磁気エンコーダなどの他の方式のもの
でも作用は同じで、これで角度を測定しながらエアスピ
ンドルを低速で回し所定の位置で停止することにより、
磁気ディスク7上の任意の番地に位置決めすることが可
能となる。記録信号を書込んだり読出したりする磁気ヘ
ッド13はベースブロック14に固定されている。レーザビ
ームスポットの下側には,水平方向の磁界を印加するワ
イス形の磁界発生装置10が設置されている。
偏光子4,検光子8は,消光比および光軸調整の容易さ
からグラントムソンプリズムが,また三角プリズム5は
ベレックのプリズムが望ましい。
次に,本実施例の測定手順について述べる。
(1)まず,磁気ディスク7をエアスピンドル11上に固
定し,エアスピンドル11をパルスモータ12により,磁気
ヘッド13が磁気ディスク7上に位置するまで直線移動す
る。エアスピンドル11を回転させることにより磁気ヘッ
ド13を,磁気ディスク7上で浮上させる。対に,所定の
記録周波数,記録電流で1トラック毎に信号を書込み,
次いで読出して,所定の読出し出力強度範囲を外れる
と,例えば,ミッシングパルス又はエキストラパルスエ
ラーとして測定し,トラックNo.と,エラー発生ビット
番号,又はスピンドルに設置された光エンコーダ16によ
るセクタ番号を、エラー発生位置の番地情報(例えば
r、θ)として記憶する。ただし、エラー発生位置の回
転方向の位置情報をビット番号で測定した場合は、エン
コーダのセクタ番号に換算する必要がある。また、エラ
ー検出系は図示しない。
(2)次に,エアスピンドル11の回転を一たん停止し
て,エラー発生番地がレーザスポットの位置に来るよう
に,スピンドル11を直線と回転移動させる。移動に際し
ては、ヘッドのギャップ位置とレーザスポット位置のオ
ンセット量をあらかじめ測定しておく。本実施例ではギ
ャップ位置とレーザスポット位置を100mm離して配置し
ているので、オフセット量は100mmである。エアスピン
ドル中心とギャップ位置とレーザスポット位置が一直線
上に配置され、エアスピンドル中心はこの直線上を移動
するので、エラー発生番地の半径位置をヘッドのギャッ
プ位置直下に位置決めして10mm移動し、回転方向の番地
をエラー発生番地に合わせると、磁性体のエラー発生個
所はレーザスポット位置に正確に位置決めされる。この
時、エアスピンドル11は光エンコーダ16の信号をカウン
トして番地を求めながらゆっくり回転し、所定の番地で
正確に停止する必要がある。なお、この際にディスクを
取り外すと、エアスピンドル軸とエラー発生番地の位置
関係がずれ、レーザスポット位置に位置決めすることが
不可能になる。したがって、この測定はディスクをエア
スピンドル軸から取り外さずに実施しなければならな
い。
(3)次に,あらかじめ調整されたレーザビームを,エ
ラー番地に照射し,ピント合せ機構(図示せず)により
レーザスポットを最小径になるようにピント合せを行
う。ワイス形磁界発生装置10により,被測定物である磁
気ディスク7の保磁力の約2倍の水平方向磁界を発生さ
せ,左右に掃引しながら,カー回転角が最大になるま
で,偏光子4及び検光子8を調整し,光電子増倍管等の
検出系よりなる検出器9で光信号を検出し,掃引磁界と
光信号のヒステリシスループX−Yレコーダ(図示せ
ず)に表示し,エラー番地の磁気特性を得る。
(4)次に,エラー番地から外れた位置の光−磁界ヒス
テリシスループを測定し,上記エラー発生番地での光磁
界ヒステリシスループと相対的に比較し,保磁力及び角
形比,残留磁束密度情報を与える光量を同定する。
以上の手順によって,磁気ディスクに発生したエラー
領域の磁気特性を非接触,非破壊で,位置精度良く測定
することができ,しかも,レーザスポット径は約1μm
レベルに絞り込まれるので1ビットのエラーであっても
このビット面積内の磁気特性が同定可能となり,磁気デ
ィスクの高記録密度化に伴う,エラーの増大を抑止,低
減するための,高分解,高精度の欠陥検査装置とするこ
とができる。
なお,上述した光学系や装置の構造及び測定手順は本
発明の一実施例にすぎないことはもちろんである。ま
た,上記実施例ではレーザスポット径を1μmまで絞る
として説明したが,本発明はこれに限定されず,例えば
レーザ光源としてさらに短波長のものを用い,NAのさら
に大きな対物レンズを採用することによって,レーザス
ポット径はさらに絞ることが可能であり,性能が向上す
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように,本発明によれば、磁気ヘッドを
用いて微小欠陥位置を検出し、磁気ディスクを取り外す
ことなくエアスピンドルごと移動して正確な位置決めを
行い、偏光したレーザ光を欠陥位置に照射し、反射レー
ザ光がもつ情報を光学的、電気的に処理する構成である
から、欠陥が視覚的に観察可能であるなしに関わらず、
微小な欠陥領域の磁気特性が非接触・非破壊で高精度に
測定可能となり,特に磁気ディスクの製造工程中に適用
して欠陥低減をめざした工程改善に大きく寄与する磁気
欠陥検査装置を実現できる。なお、欠陥の有無にかかわ
らず磁気ディスク上の任意の位置における微小領域の磁
気特性を測定する設備としても使用できることはいうま
でもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の光学系統図の装置要部の側
面図である。 符号の説明 1……レーザ光源、2……レーザビーム 3……ビームエキスパンダ 4……偏光子、5……三角プリズム 6……対物レンズ、7……磁気ディスク 8……検光子、9……検出器 10……ワイス形磁界発生装置、11……エアスピンドル 12……パルスモータ、13……磁気ヘッド 14……ベースブロック、16……光エンコーダ 15……定盤
フロントページの続き (72)発明者 片岡 宏之 横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社 日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−110139(JP,A) 特開 昭60−186768(JP,A) 特開 昭54−151876(JP,A) 特開 昭61−54473(JP,A) 実開 昭60−152124(JP,U) 特公 昭54−4605(JP,B2)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁気ディスクの微小位置の磁気的欠陥を検
    査、測定する磁気欠陥検査装置であって、偏光したレー
    ザ光を集光して磁気ディスクに垂直に照射し、その反射
    レーザ光の偏光状態を検出する集光及び偏光検出手段
    と、磁気ディスクに磁界を印加する磁界発生手段と、磁
    気ディスクを直線及び回転移動させて任意の位置に位置
    決めする位置決め手段と、磁気デイスクに信号を書込み
    読出す機能と信号エラーを測定しエラー番地を表示する
    機能を持つエラー解析手段とを少なくとも備え、 磁気ディスクを回転軸から取り外すことなく装着した状
    態で、所定の記録周波数、記録電流で1トラックごとに
    信号を書込み、次いで読出して、所定の読出し出力強度
    範囲を外れるとエラーとして検出し、エラー発生位置の
    番地情報を記録する機能と、 磁気ディスクの移動をいったん停止して、エラー発生番
    地がレーザスポットの位置にくるように調整する機能
    と、 あらかじめ調整されたレーザビームをエラー番地に照射
    して、レーザスポットが最小径となるようにピント合わ
    せを行う機能と、 磁界発生手段により、磁気ディスクの保磁力の2倍程度
    の水平方向磁界を発生させ、カー回転角が最大となるま
    で調整して光信号を検出してエラー発生番地の磁気特性
    を検出する機能と、 エラー発生番地から外れた位置の光磁界ヒステリシスル
    ープを測定し、上記エラー発生番地での光磁界ヒステリ
    シスループと相対的に比較し、エラー発生番地の磁気特
    性を同定する機能を備えたことを特徴とする磁気欠陥検
    査装置。
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